[发明专利]基于环境因素的风机功率信号反馈方法

说明书

基于环境因素的风机功率信号反馈方法，涉及风力发电技术领域。本发明是为了解决现有的采用风电机组最优转矩控制的方法对风机进行控制，往往风电机组输出功率达不到厂家设计的最优输出功率值，风能转换效率低的问题。得到标准空气密度下的最优功率曲线；根据机舱外温度和相对湿度结合风机的海拔高度，对最优功率曲线进行修正；利用修正得到的修正系数和标准温度下的最优功率曲线的参考有功功率得到修订后的最优功率曲线的参考有功功率；根据修订后的最优功率曲线的参考有功功率计算风机电磁力矩参考值，进而将得到的D轴转子电流参考值值输入变频器进行风机控制。它是一种能够使得风电机组获得较高的风能转换效率的方法，具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及基于环境因素的风机功率信号反馈方法。属于风力发电技术领域。

背景技术

风机最大功率点跟踪算法(maximum power point tracking，MPPT)有尖速比法、最优力矩法、功率信号反馈法、爬山法、模糊算法、神经网络法等，对于转动惯量大且叶轮参数已知的大中型机组，通常采用功率信号反馈法。

在风电机组的跟踪控制中，通常认为空气密度不变，但实际上风机所处的不同温度、海拔高度、气压和湿度会导致空气密度随时间波动。

目前，大多数风电机组制造商在选择风电机组的控制策略时，仅根据风电场年平均空气密度来确定机组最优控制策略，很少考虑温度和湿度变化对风电机组输出功率产生的影响，从而导致风电机组输出功率达不到厂家设计的最优输出功率值。有文献给出了一种考虑高度和温度的自适应空气密度变化的风电机组最优转矩控制方法。但该方法没有考虑湿度和风机损耗的影响，没有给出分析环境因素对风机功率信号反馈算法的影响。

发明内容

本发明是为了解决现有的采用风电机组最优转矩控制的方法对风机进行控制，往往风电机组输出功率达不到厂家设计的最优输出功率值，风能转换效率低的问题。现提供基于环境因素的风机功率信号反馈方法。

基于环境因素的风机功率信号反馈方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、通过实验或者仿真得到标准空气密度下的最优功率曲线；

步骤二、根据气象资料或安装传感器实时得到机舱外温度和相对湿度，结合风机的海拔高度，对步骤一中的最优功率曲线进行修正，获得修正系数K；

步骤三、利用步骤二中的修正系数和步骤一中的标准温度下的最优功率曲线的参考有功功率，得到修订后的最优功率曲线的参考有功功率；

步骤四、根据步骤三中修订后的最优功率曲线的参考有功功率计算风机电磁力矩参考值，进而计算D轴转子电流参考值，将该D轴转子电流参考值输入变频器进行风机控制，从而在环境因素干扰的情况下实现对风机的控制。

本发明的有益效果为：

本发明考虑了环境因素中温度和湿度对风机的影响，根据环境中的湿度和温度，对标准空气密度下的最优功率曲线进行修正，得到修订后的最优功率曲线的参考有功功率，根据该修订后的最优功率曲线的参考有功功率计算风机电磁力矩参考值，进而计算D轴转子电流参考值，将该D轴转子电流参考值输入变频器进行风机控制从而在环境因素干扰的情况下实现对风机的控制。采用该方法能够使风电机组输出功率达到厂家设计的最优输出功率值，得到更高的风能转换效率。

附图说明

图1为设计环境因素的风机功率信号反馈方法的原理示意图；

图2为设计环境因素的风机功率信号反馈方法的流程图；

图3为风电场系统单线示意图；

图4为对图3中的风电场的风电机组输入的风速图；